[發明專利]一種風力土壤應力測試儀及其使用方法

在審

• 申請號: 202011405588.0
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112525729A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 張加瓊;湯耀;鄭粉莉;王一菲;富涵
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/56;G01N5/04
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

1.一種風力土壤應力測試儀，其特征在于，包括試驗箱體(1)、噴槍(2)、供氣裝置(3)、供沙裝置(4)和時間控制裝置(5)；

所述噴槍(2)設有進氣口(201)、進沙口(202)和噴嘴(203)；

所述供氣裝置(3)通過輸氣管連接所述進氣口(201)，所述供沙裝置(4)通過供沙管連接所述進沙口(202)，所述噴嘴(203)延伸入所述試驗箱體(1)內；

所述輸氣管上設置有流量控制器(6)，所述流量控制器與所述時間控制裝置(5)連接。

2.根據權利要求1所述的一種風力土壤應力測試儀，其特征在于，所述輸氣管上設置有氣壓測量裝置(7)。

3.根據權利要求1所述的一種風力土壤應力測試儀，其特征在于，所述試驗箱體(1)外設置有支撐桿(101)，所述支撐桿(101)遠離所述試驗箱體(1)的一端連接有所述供沙裝置(4)。

4.根據權利要求1所述的一種風力土壤應力測試儀，其特征在于，所述試驗箱體(1)內設置有回收盤(102)和樣品架(103)；所述試驗箱體(1)的側面半閉合設置。

5.根據權利要求1所述的一種風力土壤應力測試儀，其特征在于，所述時間控制裝置(5)為單片機。

6.根據權利要求1所述的一種風力土壤應力測試儀，其特征在于，所述噴槍(2)設置有閥門(204)。

7.一種風力土壤應力測試儀的使用方法，其特征在于，應用于如權利要求1-6任意一項所述的風力土壤應力測試儀，所述使用方法包括以下步驟：

將土樣置于所述試樣箱體(1)內，打開所述時間控制裝置(5)并設置總測試時長和多個單次測試時長；

打開所述供氣裝置(3)開始供氣產生氣流，所述供沙裝置(4)中沙粒流向所述噴槍(2)并與氣流混合，再從所述噴嘴(203)中噴出形成風沙流并作用于所述土樣；

完成一個所述單次測試時長后，所述時間控制裝置(5)向所述流量控制器(6)發送開啟指令，所述流量控制器(6)切斷氣流，風沙流停止噴出，將所述土樣的表面沙粒和擊飛土樣清理干凈后，得到測試后的土樣，對測試后的土樣進行稱重，計算測試前的土樣與測試后的土樣之間的質量變化值；所述時間控制裝置(5)向所述流量控制器(6)發送關閉指令，所述流量控制器(6)導通氣流，產生風沙流繼續作用于測試后的土樣；

再次重復：完成一個所述單次測試時長后，所述時間控制裝置(5)向所述流量控制器(6)發送開啟指令，所述流量控制器(6)切斷氣流，風沙流停止噴出，將所述土樣的表面沙粒和擊飛土樣清理干凈后，得到測試后的土樣，對測試后的土樣進行稱重，計算測試前的土樣與測試后的土樣之間的質量變化值；所述時間控制裝置(5)向所述流量控制器(6)發送關閉指令，所述流量控制器(6)導通氣流，產生風沙流繼續作用于測試后的土樣；

直至完成所述總測試時長；

最終測得多個所述質量變化值，通過多個所述質量變化值分別計算所述土壤沖蝕率，再將多個所述土壤沖蝕率分別代入線性方程中得到土壤抗剪強度動態變化值。

8.根據權利要求7所述的風力土壤應力測試儀的使用方法，其特征在于，通過所述質量變化值計算所述土壤沖蝕率的方法包括：

其中，E_R為土壤沖蝕率(cm³/g)，ρ為所述土樣的容重(g/cm³)，△M為所述質量變化值(g)，M_p為沙流量(g/min)，t為單次測試時長(min)。

9.根據權利要求7所述的風力土壤應力測試儀的使用方法，其特征在于，所述線性方程為：

τ＝aE_R+b

其中，E_R為所述土壤沖蝕率(cm³·g^-1)；τ為所述土壤抗剪強度(Kpa)；a和b均為常數。